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第四章 地下水的运动 第一节、渗流的基本概念 第二节、渗流的基本定律 第三节、地下水的稳定运动 第四节、地下水的非稳定运动 第一节、渗流的基本概念 一、渗流与渗透 1、渗透：地下水受重力作用在空隙介质中的运动称为渗透。 ①、固体骨架排列随机，空隙大小、形状、延伸方向以及相互排列不规则，不同空隙中的地下水运行方向、运动速度等不同。 ②、同一空隙的不同部位，地下水的运动速度也不同。 按实际情况研究地下水流不可能，也没有必要。 第一节、渗流的基本概念 一、渗流与渗透 解决办法：用假想水流模型替代真实水流。替换原则：a、仅考虑地下水的主要流向；b、渗流全部空间被水流所充满。 第一节、渗流的基本概念 二、渗流速度与实际流速 1、过水断面：垂直于渗流方向的含水层截面叫过水断面。该断面包括空隙和颗粒骨架所含的全部空间，其面积用?表示 第一节、渗流的基本概念 二、渗流速度与实际流速 3、实际流速：实际流速是实际地下水流在岩石空隙空间中的实际平均流速。即： 第一节、渗流的基本概念 二、渗流速度与实际流速 3、实际流速： 第一节、渗流的基本概念 三、渗透压强与测压管高度 在静水中有静水压强，动水中有动水压强，在地下水流中同样也有压强(动水压强)。水文地质学中称为渗透压强。 渗透压强的大小可用水柱高度表示，该高度称为测压管高度(hn)，即 第一节、渗流的基本概念 四、水头和水力坡度 1、水头 在水力学中总水头H为： 第一节、渗流的基本概念 四、水头和水力坡度 1、水头 在实用时不再区分总水头和测压管水头，统称为水头，用H表示。 第一节、渗流的基本概念 四、水头和水力坡度 1、水头 第一节、渗流的基本概念 四、水头和水力坡度 2、水力坡度 地下水在渗透过程中，由于不断克服阻力而消耗机械能，出现水头损失。沿渗流方向单位渗透途径上的水头损失值叫水力坡度(J)，通常用导数形式表示，即： 第一节、渗流的基本概念 四、水头和水力坡度 2、水力坡度 对于承压水，当含水层水平或倾角不大时，水头线上某点切线倾角的正切值就是相应断面的水力坡度值。 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 1、流线和迹线 流线是表示同一时刻不同液流质点的连线，且各质点的渗透速度矢量均和该线相切。而迹线是表示某一液流质点在不同时间内作连续运动的轨迹。 一般情况下，流线和迹线在空间是不同的二条线。当地下水呈稳定流动时，经过同一点的流线和迹线才是互相重合的。 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 2、等水头线 渗流场中水头值相等的点所构成的面叫等水头面（可以是平面，也可以是曲面）。 等水头面与平面或剖面的交线便是等水头线。 由于等水头线上各点的水头值相同，渗透速度在等水头线方向上无分量，故等水头线与流线必正交。 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 渗流场中由等水头线和流线所构成的正交网格称为流网。流网综合并形象地反映渗流场的特点，并可用来解决许多实际问题。 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 五、流线、等水头线和流网 3、流网 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 地下水的运动状态和形式是极其复杂的。人们从不同角度去研究渗流特征，提出了各种各样的分类法。 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 第一节、渗流的基本概念 六、渗流的分类 第二节、渗流的基本定律 一、线性渗透定律——达西定律 1、达西定律内容 1852—1856年法国水力学家达西(Darcy)在实验室用砂做了大量的试验。得到下列关系式： 第二节、渗流的基本定律 一、线性渗透定律——达西定律 2、达西定律的适用范围 岩土工程地下水 岩土工程地下水 刘加才 土木工程学院地下系 2、渗流：渗流是一种假想地下水水流，它满足： ①、对应于同一过水断面，假想水流的流量等于通过该断面的真实水流的流量。 ②、作用于任一面积上的假想水流的压力等于真实水流的压力。 ③、假想水流在任意体积内所受的阻力和实际水流所受的阻力相同。 2、渗流速度：渗流在其过水断面上的平均流速称为渗透速度(或渗流速度)，即： 式中V——渗透速度(m／d，m／s)； ? ——过水断面面积(该断面上颗粒和空隙的总面积)